JP2015006063A - Electric vehicle controller and electric vehicle control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電気車制御装置及び電気車制御システムに関する。 Embodiments described herein relate generally to an electric vehicle control device and an electric vehicle control system.
電気車には、架線から電力を供給されて電気車の各装置に所要形態の電力を供給するための電源装置である電気車制御装置が搭載されている。そして、電気車制御装置には、駆動用モータを制御するための電力変換回路が設けられている。 An electric vehicle is equipped with an electric vehicle control device which is a power supply device for supplying electric power in a required form to each device of the electric vehicle by being supplied with electric power from an overhead line. The electric vehicle control device is provided with a power conversion circuit for controlling the drive motor.
ここで、可変電圧可変周波数インバータ（ＶＶＶＦインバータ）を用いる電力変換回路では、電気車の起動加速性能を基本として電力変換回路及びモータの定格容量を選定するケースが多い。しかし、電気車を加速した後、定速走行を行うときは、電力変換回路は、車両の走行抵抗、勾配抵抗を補償できるトルクを出力できれば良いため、電力変換回路及びモータの定格容量に対して少ない容量しか使用されない。このような使用条件では、ＶＶＶＦインバータの損失、モータの損失により電力変換回路の損失比率が高くなる。 Here, in the power conversion circuit using the variable voltage variable frequency inverter (VVVF inverter), the power conversion circuit and the rated capacity of the motor are often selected based on the startup acceleration performance of the electric vehicle. However, when accelerating the electric vehicle and running at a constant speed, the power conversion circuit only needs to be able to output torque that can compensate for the running resistance and gradient resistance of the vehicle. Only a small capacity is used. Under such usage conditions, the loss ratio of the power conversion circuit increases due to the loss of the VVVF inverter and the loss of the motor.
特許文献１には、一編成中に動力ユニット及び該動力ユニットを制御するユニット制御装置、を有する複数の車両を含む列車の制御方法において、必要とする駆動力と稼動している各動力ユニットの最大駆動力の合計に基づいて余力の有無を判断し、余力があるときに所定数の動力ユニットの稼動を停止させる、技術が開示されている。
In
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、駆動力の余力の有無に基づいて複数台のパワーユニットのうちの一部のパワーユニットを不使用としているが、不使用とされるパワーユニットを選択する方法については記載されていない。
However, in the technique described in
一方、走行状態（前進、後進、走行速度）によってそれぞれの駆動用モータの負荷が変化するため、これら走行状態によって駆動する（停止する）ＶＶＶＦインバータを選択することが必要である。また、故障防止の観点から駆動するＶＶＶＦインバータを選択することも必要である。 On the other hand, since the load of each driving motor varies depending on the traveling state (forward, reverse, traveling speed), it is necessary to select a VVVF inverter that is driven (stopped) according to these traveling states. It is also necessary to select a VVVF inverter to be driven from the viewpoint of failure prevention.
本願発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、走行状態における高効率な運転状態を、よりきめ細かく制御することのできる電気車制御装置及び電気車制御システムを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the electric vehicle control apparatus and electric vehicle control system which can control the highly efficient driving | running state in driving | running | working state more finely. .
上記課題を解決するための本発明の実施の形態によれば、電気車のモータごとに設けられて供給される電力を前記モータを制御する交流電力に変換するインバータを有する電力変換回路と、前記電気車が定速運転モードで走行する際、電力変換回路の入力電流値または前記モータのモータ電流値に基づいて、それぞれの前記インバータを起動または停止する制御部とを備えた電気車制御装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention for solving the above-described problem, a power conversion circuit having an inverter that converts power supplied to and supplied to each motor of an electric vehicle into AC power that controls the motor, and When the electric vehicle travels in the constant speed operation mode, an electric vehicle control device including a control unit that starts or stops each inverter based on an input current value of a power conversion circuit or a motor current value of the motor Provided.
[第１の実施の形態]
第１の実施形態について図を参照し、詳細に説明する。なお、以下ではモータを４台有する電気車について説明するが、本願はこの形態に限定されるものではない。また、以下の説明で使用する参照番号は、煩雑な記載を回避するために適宜短縮あるいは省略して用いる。
[First embodiment]
The first embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the following, an electric vehicle having four motors will be described, but the present application is not limited to this form. In addition, the reference numbers used in the following description are appropriately shortened or omitted to avoid complicated description.
図１は、第１の実施の形態の電気車制御装置が搭載される車両を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a vehicle on which the electric vehicle control device according to the first embodiment is mounted.
電気車２００のそれぞれの車両には、電気車制御装置１００が搭載されている。詳細の構成は後述するが、電気車制御装置１００には、ＶＶＶＦインバータ（以下、インバータという）１２−１、１２−２、１２−３、１２−４が設けられている。そして、それぞれのインバータ１２の出力によってモータ１３−１、１３−２、１３−３、１３−４が駆動され、電気車２００の前進速度、後進速度が制御される。
Each vehicle of the
第１の実施の形態では、１台のインバータで１台のモータ（PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor）の駆動を制御する。 In the first embodiment, driving of one motor (PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor) is controlled by one inverter.
図２は、第１の実施の形態の電気車制御装置の詳細の構成と、外部設備との接続を示す図である。第１の実施の形態の電気車制御装置１００は、電力変換回路１１０、及び制御部１２０を備えている。
電力変換回路１１０は取り入れた電力からモータ１３を制御するための交流電力を生成する電力変換器である。制御部１２０は、電力変換回路１１０との間で信号を授受してモータ１３の起動・停止・駆動などの動作を制御する。また制御部１２０は、走行状態などに応じて制御するインバータ１２（１２−１、１２−２、１２−３、１２−４）を選択する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the electric vehicle control device according to the first embodiment and connection with external equipment. The electric
The
架線からパンタグラフ１を介して直流電力が取り出され、その直流電力は高速度遮断器２を介して電力変換回路１１０に供給される。高速度遮断器２は、異常な直流電流を高速度で検知し、高速度遮断器２を開放することで異常電流を遮断する。
DC power is extracted from the overhead line via the
電力変換回路内において、直流電力は、充電抵抗器６、断流器７、充電接触器８を介してインバータ１２へ供給される。断流器７及び充電接触器８は、パンタグラフ１とインバータ１２とを接続する電気経路を切断し又接続する。充電抵抗器６は断流器７の両端に接続されて、断流器７を投入したときに、電力変換回路１１０に急激な電流が発生することを抑制する。電気車の運転開始・停止時、あるいは異常発生時における電力変換回路１１０を保護するための動作時において、制御部１２０が断流器７及び充電接触器８の開閉動作を制御する。
In the power conversion circuit, DC power is supplied to the
インバータ１２は、供給される直流電圧を元に三相の交流電圧を生成する。インバータ１２にはスイッチング素子である不図示のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が組み合わされて構成されている。インバータ１２は、直流の電圧を正弦波の高さに応じた幅のパルスで刻むことで三相交流電圧を発生させる。制御部１２０が、インバータ用のＩＧＢＴを駆動することで、交流生成動作が実行される。そして、このようにして生成した三相交流の電力がモータ１３に供給される。
The
それぞれのインバータ１２−１、１２−２、１２−３、１２−４の出力電流はモータ電流検出器１４−１、１４−２、１４−３、１４−４によって検知され、制御部１２０に入力される。またぞれぞれのモータ１３−１、１３−２、１３−３、１３−４には、速度センサ１５−１、１５−２、１５−３、１５−４が設けられ、測定された速度が制御部１２０に入力される。
The output currents of the respective inverters 12-1, 12-2, 12-3, 12-4 are detected by the motor current detectors 14-1, 14-2, 14-3, 14-4 and input to the
なお、インバータ１２に入力された直流電流（入力電流）は、アースブラシを経由してレールに流れる。アースブラシと接続するアースラインには入力電流検出器１６が設けられている。検出された入力電流が制御部１２０に入力される。
The direct current (input current) input to the
制御部１２０は、インバータオンオフ判断部１２１、及びインバータ駆動制御部１２２を備えている。インバータオンオフ判断部１２１は、入力電流、モータ電流、速度、前進／後進などの運転状態を表す信号に基づいて、交流生成動作を実行するインバータ（あるいは、交流生成動作を停止するインバータ）を選択する。インバータ駆動制御部１２２は、それぞれのインバータに対して駆動制御及び停止制御のための制御信号を出力する。
The
続いて、インバータオンオフ判断部１２１が、交流生成動作を実行するインバータを選択する方法について説明する。
Next, a method in which the inverter on / off
図３は、第１の実施の形態の電気車制御装置を搭載した電気車の運転状態を説明するための図である。図３には、電気車の加速時、定速時、減速時における、入力電流、モータ電流、速度の推移を示している。 FIG. 3 is a diagram for explaining an operation state of the electric vehicle on which the electric vehicle control device according to the first embodiment is mounted. FIG. 3 shows changes in input current, motor current, and speed during acceleration, constant speed, and deceleration of the electric vehicle.
電気車が停止状態から加速するときは、モータ電流が例えば最大値となり、速度が上昇するに従って、入力電流が上昇する。電気車の速度が所定の速度に到達すると、電気車はその速度を維持する定速モードで走行する。定速モードでは、モータ電流及び入力電流は低下する。電気車が走行状態から停止状態まで減速するときは、モータ電流が例えば最大値となり、速度が減少するに従って、入力電流が減少する。 When the electric vehicle accelerates from a stopped state, the motor current becomes, for example, a maximum value, and the input current increases as the speed increases. When the speed of the electric vehicle reaches a predetermined speed, the electric vehicle travels in a constant speed mode that maintains the speed. In the constant speed mode, the motor current and the input current are reduced. When the electric vehicle decelerates from the running state to the stopped state, the motor current becomes a maximum value, for example, and the input current decreases as the speed decreases.
上述のように、定速走行で、電力変換回路１１０は、車両の走行抵抗、勾配抵抗を補償できるトルクを出力できれば良いため、電力変換回路１１０の定格容量に対して少ない容量しか使用されない。このような使用条件では、インバータ１２の損失、モータ１３の損失により電力変換回路１１０の損失比率が高くなる。従って、定速走行時において、使用するインバータ１２の台数を選択することで、個々のインバータ１２及びモータ１３において定格容量に対する使用率を高めることが可能となる。個々のインバータ１２及びモータ１３の使用率が高まれば、反比例的にインバータ損失、モータ損失が低減するため、効率の良い運転を実現することができる。
As described above, the
図４は、第１の実施の形態の電気車制御装置１００におけるインバータを選択する方法を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of selecting an inverter in the electric
図４の（１）は、電気車制御装置１００のインバータ１２及びモータ１３と、電気車の進行方向との関係を示している。
(1) of FIG. 4 has shown the relationship between the
図４の（２）は、インバータオンオフ判断部１２１の機能ブロックを示す図である。インバータオンオフ判断部１２１は、比較器１２１ａ、パターン選択器１２１ｂ、切替器１２１ｃを備えている。
FIG. 4B is a diagram illustrating a functional block of the inverter on / off
それぞれの速度センサ１５で測定された速度の平均値（平均速度）が比較器１２１ａに入力される。比較器１２１ａでは、平均速度が閾値よりも高い場合には電気車が定速走行を行っていると判断し、切替有効信号を出力する。一方、平均速度が閾値以下の場合には電気車が定速走行を行っていないと判断し、切替無効信号を出力する。なお、切替無効信号を出力することに代えて、切替有効信号を出力しないようにすることでも対応可能である。
The average value (average speed) of the speeds measured by the respective speed sensors 15 is input to the
切替有効信号、切替無効信号は切替器１２１ｃを動作させる。切替有効信号が入力されたときは、後述するパターン選択器１２１ｂで選択されたインバータ１２を特定する信号（パターン信号）が切替器１２１ｃを介してインバータ駆動制御部１２２に入力される。一方、切替無効信号が入力されたときは、全ての（４つの）インバータ１２を使用する信号が切替器１２１ｃを介してインバータ駆動制御部１２２に入力される。
The switch valid signal and the switch invalid signal operate the
次にパターン選択器１２１ｂの動作について説明する。 Next, the operation of the pattern selector 121b will be described.
電気車には定速で走行するモードである定速運転モードが設けられている。この定速運転モードは、運転台（不図示）に設けられているノッチの操作により選択された定速度で電気車を走行させるモードである。従って、定速で走行する場合であっても、走行速度は一定ではなく複数の値をとる。このため、定速モードにおいては、選択された走行速度に対応してインバータ１２を選択する。本実施の形態では、このインバータ１２の選択を４つのパターンに分類する。
The electric vehicle is provided with a constant speed operation mode which is a mode for traveling at a constant speed. This constant speed operation mode is a mode in which the electric vehicle travels at a constant speed selected by operating a notch provided in a cab (not shown). Therefore, even when traveling at a constant speed, the traveling speed is not constant and takes a plurality of values. For this reason, in the constant speed mode, the
図４のパターン選択器１２１ｂの枠内には、パターンの選択方法を図で表している。 In the frame of the pattern selector 121b in FIG. 4, a pattern selection method is illustrated.
枠内の上部の図に示す座標系の縦軸は、入力電流またはモータ電流（合計値）を表している。上述のように（図３に示すように）、定速状態では、モータ電流及び入力電流は共に加速状態、減速状態に比較して低下する。従って、モータ電流又は入力電流が低いときは、稼動するインバータ１２の台数は少なくて良く、モータ電流又は入力電流が高いときは、稼動するインバータ１２の台数は多くする必要がある。
The vertical axis of the coordinate system shown in the upper diagram in the frame represents the input current or the motor current (total value). As described above (as shown in FIG. 3), in the constant speed state, the motor current and the input current both decrease compared to the acceleration state and the deceleration state. Therefore, when the motor current or the input current is low, the number of the
枠内の下部の図には、入力電流またはモータ電流に対応して選択されるパターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを表している。パターンが立ち上がっている電流領域がそのパターンが選択可能であることを表している。ここで、優先度の高い順序はパターンＤ、Ｃ、Ｂ、Ａの順序である。即ち、ある入力電流またはモータ電流に対応して選択可能パターンがパターンＡ、Ｂ、Ｃであった場合は、パターンＣが優先されて選択される。 In the lower part of the frame, patterns A, B, C, and D selected corresponding to the input current or the motor current are shown. The current region where the pattern is rising indicates that the pattern can be selected. Here, the order of high priority is the order of patterns D, C, B, and A. That is, if the selectable patterns corresponding to a certain input current or motor current are the patterns A, B, and C, the pattern C is selected with priority.
図５は、第１の実施の形態の電気車制御装置１００におけるインバータを選択するパターンを示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a pattern for selecting an inverter in the electric
電気車が前進している場合において、電流値がＩ１〜Ｉ２のときはパターンＡが選択されてインバータ１２−１〜１２−３を停止させる。電流値がＩ２〜Ｉ３のときはパターンＢが選択されてインバータ１２−１、１２−３を停止させる。電流値がＩ３〜Ｉ４のときはパターンＣが選択されてインバータ１２−１を停止させる。電流値がＩ４以上のときはパターンＤが選択されて全てのインバータ１２を駆動する。
When the electric vehicle is moving forward, when the current value is I1 to I2, the pattern A is selected and the inverters 12-1 to 12-3 are stopped. When the current value is I2 to I3, the pattern B is selected and the inverters 12-1 and 12-3 are stopped. When the current value is I3 to I4, the pattern C is selected and the inverter 12-1 is stopped. When the current value is equal to or greater than I4, the pattern D is selected and all the
電気車が後進している場合において、電流値がＩ１〜Ｉ２のときはパターンＡが選択されてインバータ１２−２〜１２−４を停止させる。電流値がＩ２〜Ｉ３のときはパターンＢが選択されてインバータ１２−２、１２−４を停止させる。電流値がＩ３〜Ｉ４のときはパターンＣが選択されてインバータ１２−４を停止させる。電流値がＩ４以上のときはパターンＤが選択されて全てのインバータ１２を駆動する。
When the electric vehicle is moving backward, when the current value is I1 to I2, the pattern A is selected and the inverters 12-2 to 12-4 are stopped. When the current value is I2 to I3, the pattern B is selected and the inverters 12-2 and 12-4 are stopped. When the current value is I3 to I4, the pattern C is selected and the inverter 12-4 is stopped. When the current value is equal to or greater than I4, the pattern D is selected and all the
このパターンに示されるように、第１の実施の形態では、電気車が前進しているか後進しているかによって定速走行時に停止させるインバータ１２を変更する。
As shown in this pattern, in the first embodiment, the
図６は、第１の実施の形態の電気車制御装置１００において電気車の前進、後進による軸重の変化を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating changes in axial load caused by forward and backward movement of the electric vehicle in the electric
図６に模式的に示すように、それぞれのモータ１３と接続する車輪は２軸が一つの台車に設けられているが、進行方向に位置する側の軸重が軽くなる。このため進行方向に位置する側の車輪は空転し易くなり、対応するインバータ１２、及びモータ１３の損失が高くなる。そこで、インバータ１２を停止する際には、進行方向に位置する側の車輪に対応するインバータ１２を停止することで効率を向上することができる。なお、進行方向に位置する側の軸重が軽くなることを、軸の粘着が厳しくなる、と表現する。
As schematically shown in FIG. 6, the wheels connected to the
従って、前進と後進によって停止するインバータ１２を異ならせることで効率を向上することができる。即ち、図５に示すパターンＡでは、電気車が前進している場合は、進行方向に位置するインバータ１２−１〜１２−３を停止させる。また、電気車が後進している場合は、進行方向に位置するインバータ１２−２〜１２−４を停止させる。パターンＢでは、電気車が前進している場合は、進行方向に位置するインバータ１２−１、１２−３を停止させる。また、電気車が後進している場合は、進行方向に位置するインバータ１２−２、１２−４を停止させる。パターンＣでは、電気車が前進している場合は、進行方向に位置するインバータ１２−１を停止させる。また、電気車が後進している場合は、進行方向に位置するインバータ１２−４を停止させる。
Therefore, the efficiency can be improved by making the
以上より、電気車の走行中の運転状態をよりきめ細かく制御することのできるため高効率な電気車制御装置及び電気車制御システムを提供することが可能となる。 As described above, since the driving state of the electric vehicle while traveling can be controlled more finely, it is possible to provide a highly efficient electric vehicle control device and electric vehicle control system.
[第２の実施の形態]
第２の実施の形態では、インバータオンオフ判断部１２１がさらにインバータ１２の温度によって停止するインバータを選択する点が、第１の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付して、その詳細の説明は省略する。
[Second Embodiment]
The second embodiment is different from the first embodiment in that the inverter on / off
図７は、第２の実施の形態の電気車制御装置１００におけるインバータオンオフ判断部１２１の機能ブロックとインバータ１２の温度との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the functional block of the inverter on / off
インバータオンオフ判断部１２１は、第１の実施の形態で説明した比較器１２１ａ、パターン選択器１２１ｂ、切替器１２１ｃに加え、さらに切替器１２１ｄ、温度パターン作成器１２１ｅ、最大値抽出器１２１ｆ、比較器１２１ｇを備えている。
The inverter on / off
また、それぞれのインバータ１２には温度センサが設けられ、それぞれの温度測定値がインバータオンオフ判断部１２１に入力される。
Each
続いて第２の実施の形態のインバータオンオフ判断部１２１の動作について説明する。
それぞれのインバータ１２の温度測定値のうちの最大値が、最大値抽出器１２１ｆによって抽出される。抽出された温度最大値が比較器１２１ｇに入力される。比較器１２１ｇは温度最大値が閾値よりも高い場合には温度によるインバータ選択が必要と判断して切替有効信号を出力する。一方、比較器１２１ｇは温度最大値が閾値よりも低い場合には温度によるインバータ選択が不必要と判断して切替無効信号を出力する。
Next, the operation of the inverter on / off
The maximum value of the temperature measurement values of each
切替有効信号、切替無効信号は切替器１２１ｄを動作させる。切替器１２１ｄは、パターン選択器１２１ｂと切替器１２１ｃとの間に設けられている。切替有効信号が入力されたときは、後述する温度パターン作成器１２１ｅで選択されたインバータ１２を特定する信号（パターン信号）が切替器１２１ｄ及び切替器１２１ｃを介してインバータ駆動制御部１２２に入力される。一方、切替無効信号が入力されたときは、パターン選択器１２１ｂで選択されたインバータ１２を特定する信号（パターン信号）が切替器１２１ｄ及び切替器１２１ｃを介してインバータ駆動制御部１２２に入力される。
The switching valid signal and switching invalid signal operate the
温度パターン作成器１２１ｅには、パターン選択器１２１ｂから停止するインバータの数が入力される。温度パターン作成器１２１ｅは、それぞれのインバータ１２の温度に基づいて新たな停止パターンを作成する。
The number of inverters to be stopped is input from the pattern selector 121b to the
図８は、第２の実施の形態の電気車制御装置１００における温度によりインバータを選択するパターンを示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a pattern for selecting an inverter according to temperature in the electric
電気車が定速運転で走行し、パターン選択器１２１ｂが前進のパターンＢを選択した場合、パターン選択器１２１ｂは停止数＝２を温度パターン作成器１２１ｅに出力する。一方、温度パターン作成器１２１ｅにはインバータ温度が入力されている。インバータ１２−１の温度は９０℃、インバータ１２−２の温度は８８℃、インバータ１２−３の温度は８６℃、インバータ１２−４の温度は８４℃である。温度パターン作成器１２１ｅは、温度の高い順に、インバータ１２−１、１２−２の２つのインバータ１２を停止するパターンＢを作成して切替器１２１ｄに出力する。
When the electric vehicle travels at a constant speed and the pattern selector 121b selects the forward pattern B, the pattern selector 121b outputs the number of stops = 2 to the
切替器１２１ｄは、少なくとも１つのインバータ１２の温度が閾値温度よりも高いときは、温度パターンを切替器１２１ｄに出力する。即ち、温度の高いインバータ１２を停止する指示をインバータ駆動制御部１２２に出力する。従って、温度によるインバータ１２の劣化を防止して電気車制御装置の安定性を向上させることができる。
The
なお、第２の実施の形態では、電気車の前進・後進とインバータ１２の温度とを組み合わせたが、温度のみに基づいてインバータ１２を停止しても良い。
In the second embodiment, the forward / reverse driving of the electric vehicle and the temperature of the
[第３の実施の形態]
第３の実施の形態では、コンバータが新たに設けられ、インバータが２分圧構成である点が、第１の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付して、その詳細の説明は省略する。
[Third embodiment]
The third embodiment is different from the first embodiment in that a converter is newly provided and the inverter has a two-divided configuration. Accordingly, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図９は、第３の実施の形態の電気車制御装置の詳細の構成と、外部設備との接続を示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating a detailed configuration of the electric vehicle control device according to the third embodiment and connection with external equipment.
交流電力が架線からパンタグラフ１を介して取り出され、交流高速度遮断器２を経由して主変圧器３の高圧側巻線（一次巻線）４に供給される。高速度遮断器２は、異常な交流電流を高速度で検知し、故障電流を遮断する。主変圧器３の低圧側巻線（二次巻線）５から取り出された降圧された交流電力は電力変換回路１１０に供給される。
AC power is taken from the overhead line via the
電力変換回路１１０に供給された交流電力は、充電抵抗器６、断流器７、充電接触器８を介してコンバータ１０へ供給される。断流器７及び充電接触器８は、低圧側巻線（二次巻線）５とコンバータ１０とを接続する電気経路を切断し又接続する。充電抵抗器６は断流器７の両端に接続されて、断流器７を投入したときに、電力変換回路１１０に急激な電流が発生することを抑制する。電気車の運転開始・停止時、あるいは異常発生時における電力変換回路１１０を保護するための動作時において、制御部１２０が断流器７及び充電接触器８の開閉動作を制御する。
The AC power supplied to the
コンバータ１０は、入力される単相交流電圧を直流電圧に変換する整流器であり、コンバータ用のスイッチング素子である不図示のＩＧＢＴを組み合わせた全波整流器として構成されている。制御部１２０が、コンバータ用のＩＧＢＴを直接駆動することで、整流動作が実行される。コンバータ１０の直流出力電力はインバータ１２に供給され、インバータ１２において三相交流電力に変換される。
The
第３の実施の形態では、インバータ１２は２分圧構成されている。即ち、コンバータ１０の出力は２分圧され、それぞれの分圧された直流出力電力が並列に接続された２台のインバータ１２に供給されている。
In the third embodiment, the
なお、この実施形態に限定されず本願の技術思想では、それぞれの分圧された直流出力電力は並列に接続された複数（２台以上）のインバータ１２に供給される。但し、並列に接続されるインバータ１２の台数は、それぞれの分圧について負荷が均一になるように同数とすることが望ましい。
In addition, according to the technical idea of the present application without being limited to this embodiment, each divided DC output power is supplied to a plurality (two or more) of
このように、分圧した構成とすることによってインバータ１２に使用する素子の耐圧を低減することができ、経済的な電気車制御装置を得ることができる。
Thus, by setting it as the divided structure, the withstand voltage of the element used for the
図１０は、第３の実施の形態の電気車制御装置１００におけるインバータを選択するパターンを示す図である。第３の実施の形態では、電気車の運転において、それぞれの分圧について負荷が同じになるようにインバータ１２を選択するパターンを採用する。
FIG. 10 is a diagram illustrating a pattern for selecting an inverter in the electric
図１０（ａ）に示すように電気車の前進・後進でインバータを選択する場合は、図５に示すパターンＢとパターンＤに従って、インバータを選択する。即ち、パターンＢが２種類、パターンＤが１種類の合計３種類のパターンがある。 As shown in FIG. 10A, when an inverter is selected for forward / reverse driving of the electric vehicle, the inverter is selected according to pattern B and pattern D shown in FIG. That is, there are a total of three types of patterns, two types of pattern B and one type of pattern D.
図１０（ｂ）に示すように温度でインバータを選択する場合は、それぞれの分圧について選択されるインバータの数が同じとなるようにパターンが設けられる。即ち、パターンＢが４種類、パターンＤが１種類の合計５種類のパターンがある。 When selecting inverters by temperature as shown in FIG. 10B, patterns are provided so that the number of inverters selected for each partial pressure is the same. That is, there are a total of five types of patterns including four types of pattern B and one type of pattern D.
[第４の実施の形態]
第４の実施の形態では、電力変換回路１１０にコンバータ１０が新たに設けられ、また複数の電力変換回路が同様にコントロールされる点が、第１の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付して、その詳細の説明は省略する。
[Fourth embodiment]
The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a
図１１は、第４の実施の形態の電気車制御装置を備える電気車制御システムの詳細の構成と制御方法とを示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating a detailed configuration and a control method of an electric vehicle control system including the electric vehicle control device according to the fourth embodiment.
第４の実施の形態では、１台の主変圧器３に２台の電力変換回路１１０、１１０´が接続する。このとき、一方の側の電力変換回路１１０（１１０´）の動作が他方の電力変換回路１１０´（１１０）の動作に影響し、ノードＡ、ノードＢに流れる２次電流に含まれる高調波成分が増加する。このため、それぞれの電力変換回路１１０、１１０´の動作を制御する制御部１２０、１２０´を統括して制御する統括制御部１３０が、それぞれの電力変換回路１１０、１１０´で稼動しているインバータの数が同一となるように制御する。
In the fourth embodiment, two
図１２は、第４の実施の形態の電気車制御装置を備える電気車制御システムにおける高調波低減原理を説明するための図である。 FIG. 12 is a diagram for explaining the harmonic reduction principle in the electric vehicle control system including the electric vehicle control device according to the fourth embodiment.
図１２（ａ）はノードＡまたはＢの２次電流波形をあらわしている。この２次電流波形は図１２（ｂ）のようにノードＡとノードＢの２次電流のキャリア位相が予めずらして設けられている。従って、それぞれの電力変換回路１１０、１１０´で稼動しているインバータ１２の数を同じにするように制御する。インバータ１２の数を同一（出力パワーが同じ）にし、それぞれの電力変換回路１１０、１１０´のパワーが同一となれば、２次電流に含まれる高調波は互いに打ち消しあうことで低減される。一方、図１２（ｃ）に表現するようにそれぞれの電力変換回路１１０、１１０´のパワーが同一でなくなれば、ＡノードとＢノードのキャリア位相のリプルに高低差が生じる。そのため高調波を打ち消しあうことができず、低減効果は低くなる。
FIG. 12A shows the secondary current waveform of the node A or B. In this secondary current waveform, as shown in FIG. 12B, the carrier phases of the secondary currents of the node A and the node B are shifted in advance. Accordingly, the number of
従って、統括制御部１３０は、制御部１２０、１２０´が同じパターン（例えば、パターンＢ）でインバータ１２を選択するように制御することで高調波を有効に低減することができる。
Therefore, the
なお、統括制御部１３０は、制御部１２０、１２０´とは別に、例えば、電気車の運転台が設けられた車両に設置しても良く、制御部１２０、１２０´のうちのいずれかが統括制御部１３０の機能を備えるように構成しても良い。
The
図１３は、第４の実施の形態の電気車制御装置における高調波を低減するための他の実施例を示す図である。 FIG. 13 is a diagram illustrating another example for reducing harmonics in the electric vehicle control apparatus according to the fourth embodiment.
図１３では、１台の主変圧器３に４台の電力変換回路１１０−１、１１０−２、１１０−３、１１０−４が接続されている。このケースであっても、それぞれの電力変換回路１１０を上述のように同じパターン（例えば、パターンＡ）でインバータ１２を選択するように制御することで高調波を有効に低減することができる。
In FIG. 13, four power conversion circuits 110-1, 110-2, 110-3, and 110-4 are connected to one main transformer 3. Even in this case, harmonics can be effectively reduced by controlling each
尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
１…パンタグラフ、２…高速度遮断器、３…主変圧器、４…高圧側巻線、５…低圧側巻線、１２…インバータ、１３…モータ、１４…モータ電流検出器、１５…速度センサ、１６…入力電流検出器、１００…電気車制御装置、１１０…電力変換回路、１２０…制御部、１２１…インバータオンオフ判断部、１２１ａ…比較器、１２１ｂ…パターン選択器、１２１ｃ…切替器、１２１ｄ…切替器、１２１ｅ…温度パターン作成器、１２１ｆ…最大値抽出器、１２１ｇ…比較器、１２２…インバータ駆動制御部、１３０…統括制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記電気車が定速運転モードで走行する際、電力変換回路の入力電流値または前記モータのモータ電流値に基づいて、それぞれの前記インバータを起動または停止する制御部と
を備えた電気車制御装置。 A power conversion circuit having an inverter that converts electric power provided and supplied for each motor of the electric car into AC power for controlling the motor;
When the electric vehicle travels in a constant speed operation mode, the electric vehicle control device includes a control unit that starts or stops the inverter based on an input current value of a power conversion circuit or a motor current value of the motor. .
前記並列に接続された複数の前記インバータの台数は、それぞれの分圧について同数である、請求項３に記載の電気車制御装置。 The power conversion circuit includes a converter that divides and outputs power supplied from a power source by two, and a plurality of the inverters connected in parallel to receive the supply of power divided by two,
The electric vehicle control device according to claim 3, wherein the number of the plurality of inverters connected in parallel is the same for each partial pressure.
少なくとも一台のインバータの温度が所定温度よりも高いときは、温度の高いインバータを優先して停止し、
全てのインバータの温度が所定温度よりも低いときは、粘着力の厳しくなる軸を駆動するインバータを優先して停止する、請求項２又は３に記載の電気車制御装置。 The control unit, in the constant speed operation mode,
When the temperature of at least one inverter is higher than the specified temperature, the inverter with higher temperature is given priority and stopped.
4. The electric vehicle control device according to claim 2, wherein when all inverters have a temperature lower than a predetermined temperature, the inverter that drives the shaft having a high adhesive force is preferentially stopped. 5.
前記単相主変圧器の２次側に２台または４台が接続される、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の電気車制御装置と、
それぞれの前記制御部が起動又は停止する前記インバータの台数が同数になるように制御する統括制御部と
を備える電気車制御システム。 A single-phase main transformer,
The electric vehicle control device according to any one of claims 1 to 8, wherein two or four units are connected to a secondary side of the single-phase main transformer,
An electric vehicle control system comprising: an overall control unit that controls the number of the inverters that are started or stopped by the respective control units to be equal.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023064226A1 (en) * | 2021-10-11 | 2023-04-20 | Tula eTechnology, Inc. | Pulsed control of multiple electric machines |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57160304A (en) * | 1981-03-24 | 1982-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | Control of electric motor vehicle |
| JPS59136007A (en) * | 1983-01-25 | 1984-08-04 | Mitsubishi Electric Corp | Controller for electric rolling stock |
| JPS60245405A (en) * | 1984-05-16 | 1985-12-05 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Induction motor driven electric railcar |
| JPH02164201A (en) * | 1988-12-16 | 1990-06-25 | Toshiba Corp | Power converter |
| JPH06335107A (en) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Hitachi Ltd | Vehicle controller |
| JP2007325338A (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Railway Technical Res Inst | Fixed-speed running control method and controller |
| JP2009072049A (en) * | 2007-09-18 | 2009-04-02 | Toshiba Corp | Electric vehicle controller |
| JP2010284032A (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Toshiba Corp | Train multiple unit control system |
-
2013
- 2013-06-20 JP JP2013129831A patent/JP6104731B2/en active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57160304A (en) * | 1981-03-24 | 1982-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | Control of electric motor vehicle |
| JPS59136007A (en) * | 1983-01-25 | 1984-08-04 | Mitsubishi Electric Corp | Controller for electric rolling stock |
| JPS60245405A (en) * | 1984-05-16 | 1985-12-05 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Induction motor driven electric railcar |
| JPH02164201A (en) * | 1988-12-16 | 1990-06-25 | Toshiba Corp | Power converter |
| JPH06335107A (en) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Hitachi Ltd | Vehicle controller |
| JP2007325338A (en) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Railway Technical Res Inst | Fixed-speed running control method and controller |
| JP2009072049A (en) * | 2007-09-18 | 2009-04-02 | Toshiba Corp | Electric vehicle controller |
| JP2010284032A (en) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Toshiba Corp | Train multiple unit control system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023064226A1 (en) * | 2021-10-11 | 2023-04-20 | Tula eTechnology, Inc. | Pulsed control of multiple electric machines |
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| Publication number | Publication date |
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